JPS6081510A - 繊維強化プラスチツクボルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はプラスチックボルトの製造方法、特（乙強化繍
碓で高度に補強されたプラスチック相料のねじ加工を転
造加工により行なう方法に関する。

従来技術 ボルトとしては従来から金鴎ボルトが知られている。こ
れはねじ加工としては＾ｌも生産速度の速い転造法によ
り製作される。金用ボルトは、このように高生産性のも
とで作られるが２重いうえに錆ひやすいという致命的な
欠点を有する。これに対し、軽くて耐蝕性に優れたプラ
スチックボルトもすでに実用化されている。しかしなが
ら、転造１重工の適用可能なプラスチック材料は、硬質
塩化ビニール樹ＩＮなどの非Ｎ！ｉｍ強化プラスチック
材料屹限られる。繊維強化プラスチツク材料は強度が酩
いために塑性変形性に乏しく、塑性変形性の必要な転造
加工によるねじ山陵形が不可能だからである。これに無
理に転造加工を施こしても、ねじ山は正常な三角形状を
吠さず、三角形の頂ｊＫＶＳが二つの山になったり、ね
じ山にクラックが発生する。

それゆえ１強度も低く、ねじとしての体をなせない。非
＋ｉ　ｔｉｔ強化プラスチック材料を転造加工して得ら
れるボルトは１強度において劣る。その引張強度はせい
ぜい４〜６　Ｋｙ／ｍｍ！であるため１強固な締結力を
要するボルトとしては使用に酬ええない。

発明の目的 本発明の目的は、軽量で耐蝕性・耐薬品性・電気絶縁性
をもち、しかも強化繊維により高度に補強されたプラス
チックボルトを提供することにある。本発明のイ１１コ
の目的は、ねじ加工として最も経済的な転造加工により
高強哩のプラスチックボルトを提供することにある。

発明の要旨 本発明の繊維強化プラスチツクボルトは、熱可塑性樹脂
で構１戊され表層部と芯層部とでなる円柱素材に転造加
工を施こしねし山を成形してなるプラスチックボルトで
あって、該表層部の強化繊維含有率が該芯層部の強化線
＃６Ｆ含有毘より少なく。

そのことにより上記目的が４成される。

強化繊維としては１例えば、ガラスファイバー。

カーボンファイバー、ボロンファイバー、炭化ケイ素フ
ァイバーなどの無機繊維；そして、アラミドファイバー
などの有機繊維がある。これら繊維の二種以上を混合し
て用いることもできる。繊維の太さや長さについては特
に制限はなく０円柱状素材に成形された熱可塑性相１旨
中に分散されつるような太さや長さであればよい。通常
、その直径は数μｍ〜数十μｍである。その長さについ
ては、長尺繊維が用いられるときには連続した長繊維で
あり、短繊維のときには数陥〜５０恥程度の長さに切断
したチョップファイバーが用いられる。これら強化繊維
は熱可塑性樹脂とスーパーミキサーなどの混合機で混合
され１次いて、押出機などで混線・成形され円柱状床材
に仕上げられる。

熱可塑性樹脂としては、　、１ｐｊｌえば、ポリアミド
。

ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリカーボネート、ポリアセタール。

ポリプロピレン、ノリル、ポリ塩化ビニルなどが用いら
れる。これにｊｌｔｌｌ限される必９のないことはいう
までもない。これら樹脂には、必要に１，６じて充填剤
、繊維との接着性を改善する処理剤、難・燃剤、抗酸化
剤などの各種添加用を混入してもよい。

第１図に示すように０円柱状素月１は表層部１１と芯層
部１２とでなる。表層部１１は、その厚みがそこにねじ
山加工を行なうために用いる転造ダイスのねじ山高さの
１／２以下でかつ１／２ｏ以上であることが好ましい。

そして、この表層部１１の強化繊帷工３の含有率は２０
容Ｍ４以下で、しかも芯１一部１２の強化繊維１３の含
有尤より５容量係以上少ないことが好ましい。

表層部１１の攬碓含有惠が芯層部１２の繊維富有率より
も少ないため１表層ＮｉＢ　１．１の変形能は芯層部１
２の変形能より太きい。その結果、第２図に示すように
１円柱状素材Ｉに連造機２の転造ダイス２１および２２
が押しつけられて該素材１が変形するさいに１表層部１
１は芯層部１２に優先して変形されつる。表層部１１の
繊維含量は芯層部１２に仕較して／しないため、変形の
ときに繊維と樹脂との界１川における剥離用象が生じに
くいかもしくは全く生じない。それゆえ、成形鏝のねじ
表面１−は付人性などの物性において（成形前とほとん
ど変らない。延伸効果が発揮されるために１強度特性な
どはむしろ向上する。ただし９表層部の繊維含有率が上
記２０容量係を越えると１表層部の変形能が過小となり
転造加工のときに線錐界面に徊１離ｆＲ，象が生じクラ
ックや割れの原因となる。

その結果、得られたねじ山は強度が低く実用に供せられ
ない。轍維含有出か表層部と芯層部とで異なることは転
造性を良好ならしめるうえで非常に有効であるが、その
差が５容量係を下まわると転造性は極端に＃すくなる。

表層部および芯層部を構成する樹脂およびそこに含有さ
れるｉｌ！ｉ強識律の種類や形態は同一であっても異な
っていてもよい。しかし、繊細については１表層部には
数虚以下の長さの短繊絣が分散していることが好ましい
。表層部に長４哉雄が用いられると、転造加工によるね
じ月形ＩＢＭのときに、−木の２識維がいくつものねじ
山にわたって配置されることになり、その結果、繊維が
ねじ山形状に沿いにくくなって良好なねじ山にならない
からである。なお、芯層部の中にさらに別の例えば金属
のような高強度の芯材を設けてもよい。

本発明に用いられる転造法は、格別である必要はなく、
金属ねじのねじ山陵形加工に通常用いられる丸ダイス転
造盤、平ダイス転造盤などの転造加工機腑が適用されつ
る。

本発明のプラスチックボルトは１例えば次のようにして
製潰される： まず、ポリアミドなどのｋＭ　ｔｌ）’ｆと所ｇ径・所
慣長のガラスＪｆ４などのチＥｌ　’／プファイバーと
が表層部用と芯層部用とにそれぞれブレンドされる。芯
層用繊維分散樹脂が第３１ヌ１に示す押出酸形＠３の供
給口３１へ供給され押出様スクリュー３２により溶融混
練される。そして、押出機３の先端に位置するクロスヘ
ッドダイ４１こ供給される。使方。

繊維を含有するかもしくは含有しない妻層部用樹１旨が
押出機５の供（８口５１１こ洪イＳされ、同じく。

スクリュー５２により（６Ｗａ　ｍ　月未されて上ｎ己
りロスヘッドダイ４へ供給される。両肩（☆４脂は１表
層部用便脂が芯層部用樹脂旨を包み込むような形の二重
構造を形成してクロスへラドダイ４からサイジングダイ
６に導かれる。ここで冷す３１固イビして円柱状素材１
が成形される。俳られた素材１は所定寸法長に切断され
、転造機２にかけられる。転造夕゛イス２１および２２
を素材に押しつけながら回転させて所望のねじ山をもっ
たプラスチ・ンクｄζルトを得る。

実施例 以下に本発明を実施例について説明する。

実施例１ 表層部用樹脂として補強繊維を含有しなし）ポ１ノアミ
ド（東し■製アミランナイロン６６）を月」し１゜芯Ａ
部用の樹ｌ旨として補強繊維（１３順径・３酪チヨツプ
のガラスファイバー）を５０容ｔ　％含有するポリアミ
ド樹（２）を用いた。得られた円柱状素材の直径は９ｍ
であり、その表層部Ｑ）服みＣま０．６　ｍｓであった
。この素材を８ｍ長さに切断し転造してボルトを得た。

用いられた転造ダイスｉ；！ｉ２じ山高さが１．２５ｍ
＋＋のＭＩＯボルト用のものであった。

得られたボルトのねじ山表聞のクラ・ンクの有無やねじ
山の盛り上がりの状況を月初観察した。その結果を下表
に示す。同時に、ボルトの両端１こす・ントを取りつけ
てＩｔｓ　Ｂ　１０５１　ｉｃｍじた引張試験を行ない
その破断強度を４１１１定した。５本の平均値を下表に
示す。破断強度はボルト本体が破断する寸前の最大引張
荷重のみならず、１２じ山が破壊されてボルトかナツト
から抜は出る寸前の最大引張荷重をも包含する。

実施例２ 表層部用１徂謂のポリアミドが補強繊維としてのガラス
ファイバーを１３容量係な有すること以外はすべて実施
１ｆｌｌ　１と同じである。

実姉例３ 表層部用ｍｔｌＮのポリアミドが補強繊維としてのガラ
スファイバーを２０容ｔｄ％含有すること以外はすべて
実施例１と同じである。

実施例４− 表層部用および芯層部用樹脂のポリアミドが補強１＃Ｊ
糸１ｔとしてのカラスファイバーをそれぞれ２０容量係
および２５容量チ含有すること以外はすべて実施例１と
同じである。

実施例５ 得られた円柱状素材の表層部の１ｆｉみが０，３那であ
ること以外はすべて実施例１と同じである。

実施例６ 表層部用１１１１１＆のポリアミドが補強繊維としての
ガラスファイバーを２０容′Ｉｉｉ’ｆ＋含有し、得ら
れた円柱状素材の表層部の厚みが０．３脳であること堤
、外はすべて実施例１と同じである。

実晦例７ 得られた円柱状素材の表層部のＩＱ、み力（０，０７酢
であること以外はすべて実施例］と同じである。

実施例８ 表層部用および芯層部用樹脂（７）　、１？　ＩＪアミ
ドカｉ補・＊　４ｉ１　ｍとしてのガラスフチイノく−
をそＡｔそれ２０容１１よび５０ｇ国・嗟含有し力）つ
、２１１いｔた円柱状素材の表層部の歴みが０．０７ｍ
であること」υ夕（（よすべで実施例１と同じである。

実姉例９ 芯層部のガラス繊イイｔの含有率か２５谷量躯であるこ
と以外はすべて実施例８と同じである。

比較い１１ 表層部用および芯層部用樹脂のｉｑ　ＩＪアミドカ≦ガ
ラス繊維をそれぞれ２０容量係含有し、かつ得られた円
柱状累月の表層部の厚みが０．６　ｙｓであることり、
外はすべて実施例１と同じである。

比較例２ 芯層部用樹脂のポリアミドがガラス繊維を１５谷量壬含
有すること以外はすべて比較例１と同じである。

比較例３ 表層部用および芯層部用樹脂がガラス繊維をそれぞれ２
５容量％および５０容＋ＩＬ係含有すること以外はすべ
て比較例１と同じである。

比較例４ 得られた円柱状素材の表層部の１咀みが０．０５＋ｎｍ
であること以外はすべて実施例１と同じである。

比較例５ 表層部用樹脂がガラス轍Ｈ＃を２０容量係含有すること
以外はすべて比較例４と同じである。

比較例６ 得られた円柱状素Ｈの表層部の厚みが０．８　ｒｍであ
ること以外はすべて実施例１と同じである。

比較例７− 表層部用樹脂がガラス繊維を２０谷州係含有すること以
外はすべて比較例６と同じである。

発明の効果 本発明によれば、このように９強化繊維で高度に補強さ
れたプラスチ・ツク素材に転進加工によるねじ画成形を
行なうことが極めて容易になる。転進加工によるねじ加
工は生産性に富むため、ボルトが経済的に生理されつる
。しかも、得られるプラスチックボルトのねじ山形状は
良好で、ねじ山頂）１１Ｓが二山になったりクラックや
割れの生じることがない。そのボルトは、そのうえ、高
強度・軽量であり耐蝕性に富むなどの線錐強化プラスチ
ック材料の本来有する特徴を余すことなく備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における円柱状素材の一実施例の部分斜
視図、第２図は本発明のボルトを作製するときに用いる
転造機の一例を示す要部正面図。 そして第３図は本発明の円柱状素材を成形するときの押
出機の一例を示す要部ＩＥ閣瞬断面図ある。 １・・・円柱状素材、２・・・転造機、３，５・・押出
機。 ４・・・クロスへラドダイ、６・・・サイジングダイ、
１１表層部、１２・・・芯層部、１３・・・補強繊維、
２１．２２・・・転造ダイス、３２．５２・・・スクリ
ュー。 以　上 出願人　積水化学工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑性（討脂で構成され表層部と芯層部とでなる
   円柱状素材に転造加工を施としねじ山をＩｔ形してなる
   プラスチックボルトであって、該表層部の強化繊錐含有
   率が該芯層部の強化繊維含有宅より少ないｉｈｔ　Ｊｌ
   ｌｌｉ強化プラスチックボルト。 ２、＠記表層部の厚みがねじ山ＩＪ［ｌ工を行なうため
   の転造ダイスのねじ山高さの１／２以下でかつＬ／２０
   以上である特許請求の範囲第１項に記載のボルト。 ３、　前記表層部の強化繊維き有率が２０谷量憾以下で
   あり、かつ該表層部の強化繊維含有惠が該芯ｍ部の強化
   繊＃＃含有惠より５容句噛以上少な（１特許請求の範囲
   ＝！ｇ１珀に記載のボルト。